分子顯微鏡讓科學家們能夠在單細胞內(nèi)部進行分析

分子顯微鏡讓科學家們能夠在單細胞內(nèi)部進行分析,新技術(shù)可以識別區(qū)分健康細胞和患病細胞的蛋白質(zhì)

了解蛋白質(zhì)如何在個體人體細胞內(nèi)發(fā)揮作用可以告訴我們這些細胞是否會存活，死亡或出現(xiàn)故障 - 這些信息可以作為疾病的早期預警。但是很難得到這樣詳細的信息，因為今天的分析方法需要數(shù)百到數(shù)千個細胞的最小樣本。然而，現(xiàn)在，太平洋西北國家實驗室(PNNL)的研究人員開發(fā)了一種“分子顯微鏡”，用于檢測和鑒定僅少數(shù)細胞甚至單個細胞樣品中的蛋白質(zhì)，并用它來區(qū)分患病和健康組織。

新設備可以分析比其他蛋白質(zhì)識別技術(shù)所需的組織樣本小500倍的組織樣本。在一項測試中，科學家使用該工具在單個人肺細胞中檢測大約650種蛋白質(zhì)。另一方面，他們用它來檢查實驗室培養(yǎng)皿中的人胰腺組織的小樣本，以確定組織是糖尿病還是健康的。(患病的胰腺細胞可以阻止胰島素的產(chǎn)生，導致I型糖尿病。)研究人員還利用該技術(shù)從少數(shù)健康的人類大腦，肺，肝和子宮細胞中鑒定出數(shù)千種蛋白質(zhì)。他們希望這種方法能夠為疾病帶來更有針對性和個性化的治療方法。

該系統(tǒng)首先在蝕刻到玻璃芯片表面的微小孔中收集組織樣品。然后，機械臂將用于提取和分離蛋白質(zhì)的化學試劑液滴分配到每個空腔中。然后科學家使用一種稱為質(zhì)譜儀的裝置來識別蛋白質(zhì)。

到目前為止，蛋白質(zhì)鑒定技術(shù)只能提供更大樣本的整體視圖，而不是單細胞或非常小細胞簇中蛋白質(zhì)的詳細信息。“我們現(xiàn)在可以從大海撈針中分離和分析各個針頭，而在我們不得不一起分析針頭和干草堆之前，”化學家Ryan Kelly說。他和他的同事Ying Zhu，當時都在PNNL，共同撰寫了今年夏天在Angewandte Chemie發(fā)表的這項研究。

使用這么小的樣品很困難的主要原因是因為在每個加工步驟中會丟失一些材料。新系統(tǒng)通過使用最小化蛋白質(zhì)可能粘附的表面積的孔來解決這個問題。沒有參與這項工作的馬里蘭大學化學家David Goodlett稱這是一個令人興奮的進步。他說，科學家已經(jīng)開發(fā)出“這個問題的優(yōu)雅解決方案”。

研究人員現(xiàn)在正在應用這項技術(shù)來識別在前列腺癌患者血流中循環(huán)的單個腫瘤細胞中的蛋白質(zhì)。檢測這些細胞中的這些細節(jié)的能力可以幫助解釋為什么一些不健康的組織變得對藥物具有抗性。

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